Src(sarcomagene)

受體激酶家族抑制劑研究綜述藥學(xué)0703班U200717953

周俊

Src（sarcomagene）受體激酶家族抑制劑研究綜述摘要；本文介紹了src的組成，作用以及與相關(guān)疾病的作用，總結(jié)了近幾年研究src激酶家族的方向，以src激酶家族作為靶點尋找抗癌藥物中的一些進(jìn)展和成果，并逐一分析比較有代表性的藥物，如喹啉衍生物，嘧啶衍生物等等化合物，最后總結(jié)近期成果，指出現(xiàn)有工作的不足和未來的研究方向。關(guān)鍵詞雞肉瘤病毒基因（關(guān)鍵詞雞肉瘤病毒基因（src）酪氨酸蛋白激酶抑制因子ATP結(jié)合位點引言：sarcomagene（雞肉瘤病毒基因，以下簡稱src）的組成Src是一類癌基因，其表達(dá)產(chǎn)物主要是酪氨酸蛋白激酶類。Src在許多組織細(xì)胞中表達(dá)，在癌癥發(fā)病機(jī)制中處于重要的地位，是腫瘤，癌癥分子表達(dá)途徑的重要的激酶oSrc家族是研究最早最深入的家族，包括Blk,Brk,Fgr,Frk,Fyn,Hck,Lck,Lyn,c-Src,Srm,c-Yes等成員。根據(jù)氨基酸序列，可以分為兩個亞族：一族是Src,Fyn,YesandFgr并且廣泛在不同的組織中表達(dá)，Lck,Blk,LynandHck和造血細(xì)胞有關(guān).研究表明，Src與其他眾多酶類可聯(lián)合在一起促進(jìn)多個細(xì)胞反應(yīng)進(jìn)程。Src與多種激酶受體偶聯(lián)，包括酪氨酸激酶受體，整合單白受體，G蛋白偶聯(lián)受體等。.通過偶聯(lián)作用影響細(xì)胞生長，發(fā)育，乃至轉(zhuǎn)移擴(kuò)散。最好的例子就是與EGFR（一種有關(guān)細(xì)胞生長的受體）的結(jié)合，Src可以使EGFR自身磷酸化，降低EGFR的中間體的調(diào)節(jié)與胞吞作用。除了牽涉到細(xì)胞內(nèi)的反應(yīng)，Src可能也在初級腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移中扮演著一個重要的角色。實際上Src轉(zhuǎn)移細(xì)胞的存在減少了ECM反應(yīng)以及組織反應(yīng)的損失。分子調(diào)節(jié)這些過程的機(jī)理建立在Src和FAK的反應(yīng)的基礎(chǔ)上。Src與粘附分子有關(guān)。Src的磷酸化使得在粘附分子上的整聯(lián)蛋白受體接收的黏著性與轉(zhuǎn)移信號得以傳播。Src的作用靶點一般來說就目前的研究而言，src的作用靶點有以下幾類：第一種是以src激酶為作用靶點。到目前為止還沒有被批準(zhǔn)的src激酶抑制劑，但是新的分子，有選擇性的有潛力的化合物已經(jīng)在被合成。設(shè)計測試更加有效的抑制劑，運用分子模型篩選技術(shù)，組合化學(xué)研發(fā)新的藥物已經(jīng)成為趨勢。一般而言，一個抑制劑的選擇性應(yīng)該嚴(yán)格作用于癌細(xì)胞而不干擾正常細(xì)胞的生長進(jìn)程，抑制劑也應(yīng)間接作用于酶合成這樣的在癌細(xì)胞進(jìn)程中也會發(fā)生的物質(zhì)。第二種就是以SH2和SH3區(qū)域為靶點的藥物，該藥物是很多疾病的重要靶點，如癌癥cardiovascular，restenosis。這些分子阻斷src和其他蛋白底物作用屬于信號阻斷途徑，一般而言，SH2區(qū)域識別特殊的多肽包括一個磷酸化的酪氨酸殘基。SH2的抑制劑分子設(shè)計基于氨基酸特定的排列順序。在許多例子中，多肽庫中產(chǎn)生的第一代配體給與了重要的信息以成功設(shè)計連接無受體的src的SH2的受體。而SH3的抑制劑則是基于與該區(qū)域作用的分子的多肽，其配體能夠和SH3區(qū)域的酪氨酸富集區(qū)作用，但是一般而言這種作用是很弱的，因為形成的離子鍵和氫鍵數(shù)量有限。因此SH3抑制劑KI值在微摩爾范圍內(nèi)很低。盡管合成此種抑制劑的效果已經(jīng)顯現(xiàn)，但只有少量例子在文獻(xiàn)中出現(xiàn)。Src激酶家族的作用Src酪氨酸激酶聯(lián)系的受體對細(xì)胞的生長和分裂是非常重要的，它具有雙重作用，既可以作為一種受體，又可以作為一種酶（酪氨酸激酶）。在其休眠狀態(tài)時，酶的活性部位是關(guān)閉著的，但當(dāng)受體被信號分子激活，其活性部位被打開，同時在細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生級聯(lián)信號，這種信號可以是基因激活，蛋白質(zhì)被大量合成，細(xì)胞因此大量復(fù)制，繁殖分化。當(dāng)這些受體變的不能控制或?qū)ζ浔磉_(dá)過度時，就有可能導(dǎo)致腫瘤等疾病的發(fā)生。受體的過度表達(dá)式由于對其遺傳基因密碼的過度表達(dá)引起【1】由此可見，將級聯(lián)信號傳遞過程中各個環(huán)節(jié)中參與的酶或受體作為靶點，阻斷信號傳遞將會非常有意義，該類src激酶抑制劑可能會取得比較好的效果，有可能可以開發(fā)出療效較好的抗腫瘤藥物。激酶催化的磷酸化過程如果要設(shè)計出高效的酶抑制劑，首先要弄清該酶所催化的反應(yīng)以及底物的性質(zhì)，該種激酶的底物有兩個，一個底物是另外一個蛋白質(zhì)分子的酪氨酸殘基，而另一個底物是三磷酸腺苷，它是磷酸化過程的磷?；噭?，鎂離子對于ATP與酶鍵合的作用是非常重要的，磷酸化過程包括磷酸基從ATP分子向酪氨酸殘基的轉(zhuǎn)移過程。Src激酶家族與疾病關(guān)系癌癥SFK（src酪氨酸激酶家族，以下簡稱SFK）在細(xì)胞標(biāo)記以及許多細(xì)胞疾病發(fā)生發(fā)展的過程中扮演著重要的角色，尤其是癌癥。正常細(xì)胞對不同生理條件包括有絲分裂發(fā)生，分化，生存，粘附以及轉(zhuǎn)移表現(xiàn)出不同的應(yīng)答方式，所有的應(yīng)答過程都受到癌癥過程的調(diào)節(jié)oSrc致命的活化過程往往伴隨著一個細(xì)胞失去對自身活性反饋調(diào)節(jié)的能力。在一些癌癥病因的調(diào)查中，一些調(diào)查研究表明src變異的細(xì)胞往往表現(xiàn)出癌細(xì)胞特征，不論是一開始發(fā)現(xiàn)的v-Src，還是病毒引起的同類分子c-Src，不論是人或雞類家禽，都以C端負(fù)反饋調(diào)節(jié)的缺失為標(biāo)志?！?】SFK的活性由酶的過度表達(dá)程度決定，即便是在克隆性癌癥中出現(xiàn)也是如此。變異的關(guān)鍵牽涉到氨基酸531，并且這種含src-531的片段也具有活性。Src蛋白激酶水平以及活性的變化與惡性腫瘤的程度相關(guān)聯(lián)。SFK的惡性活化長期維持較高的蛋白酶活性，在諸多的人類癌癥中已有體現(xiàn)，如乳腺癌，胃癌，胰腺癌，卵巢癌，腦癌，肺癌，中性腫瘤以及白血病，淋巴瘤和骨髓瘤。Src和其他疾病SFK也參與了其他生理過程如介導(dǎo)骨質(zhì)丟失，參與風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，心血管疾病以及免疫系統(tǒng)失衡。c-Src涉及到一些骨病如骨質(zhì)疏松，帕氏病，高鈣血癥以及骨癌轉(zhuǎn)移。【3】最近發(fā)現(xiàn)c-Src也促進(jìn)增殖和骨肉瘤的高潛力生長。在正常條件下，成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞的作用相平衡,c-Src控制成骨細(xì)胞活性，引導(dǎo)蛋白酶的分泌，同時調(diào)節(jié)骨組織微管和肌動蛋白聚合物。在轉(zhuǎn)移的時候，腫瘤細(xì)胞能夠從初期腫瘤組織轉(zhuǎn)移至骨組織，并刺激破骨細(xì)胞，誘導(dǎo)src表達(dá)，產(chǎn)生細(xì)胞因子反饋調(diào)節(jié)初期腫瘤組織，進(jìn)一步促進(jìn)其生長，造成惡性循環(huán)。Src的抑制劑能夠阻斷這些步驟的每一步，另一種骨病也涉及c-Src的表達(dá)，主要是Csk（一種抑制src催化活性的激酶）的過度表達(dá)，表明src抑制劑有治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的潛在作用。Src同時也參與了增加血管通透性的生理機(jī)制，表達(dá)不同的分子包括血管內(nèi)皮生長因子，src抑制劑通過VGEF減少了血管通透性【4】研究表明SFK的重要性體現(xiàn)在src和Yes能夠減少VEGF介導(dǎo)的血管通透性，因此src抑制劑將會對腦化學(xué)損傷和心肌梗死的治療有所幫助。實際上，PP1（一種src激酶的抑制劑）可以減少腦損傷，對于小鼠還可以減少血管通透性以及提供有效地腦保護(hù)。Src同樣在其他過程中也有作用，例如調(diào)節(jié)NDMA（N-甲基-D-天門冬氨酸，以下簡稱NDMA）受體的活性，有治療NDMA受體介導(dǎo)的神經(jīng)痛的潛在活性。近期研究表明src與普列昂氏癥有關(guān)聯(lián)，包括可遺傳的腦病。普氏癥是一種自我繁殖的反常表達(dá)的蛋白顆粒引起的疾病。在該病細(xì)胞培養(yǎng)模型中發(fā)現(xiàn)了SFK的增長。Src可能是細(xì)胞間疾病作用機(jī)制關(guān)鍵因素。Src抑制因子的研究方向Src抑制因子的研究可以被分為三種類別：體外研究；臨床動物模型研究；臨床試驗；在這些研究中，三種不同類型的抑制因子已經(jīng)被測試出來：ATP競爭性抑制因子，干擾蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間與Src反應(yīng)的分子和導(dǎo)致Src不穩(wěn)定的小分子【5】。CGP2511為代表的藥物CGP2511為代表的藥物先導(dǎo)化合物為staurosporine【6】，它是一種微生物的代謝物，是一種具有較高活性的蛋白激酶抑制劑，另外，還發(fā)現(xiàn)它有可以同ATP一起競爭ATP的鍵合部位，但是由于該化合物沒有選擇性，所以他對絲氨酸-蘇氨酸激酶以及酪氨酸激酶都有抑制作用。Staurosporine分子是一個復(fù)雜的聚環(huán)結(jié)構(gòu)，它包括一個帶有四個手性中心的二氫吡喃環(huán)，這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)因為不一合成，因此必須簡化它的結(jié)構(gòu)，最容易的簡化過程就是去掉其結(jié)構(gòu)中的二氫吡喃環(huán)，使原來的聚環(huán)結(jié)構(gòu)得到簡化，同時又消除了四個手性中心。ArcyriaflavinA是消除了二氫吡喃環(huán)后得到一個合適的結(jié)構(gòu)，注意到它的結(jié)構(gòu)中額外增加了一個羰基，這也是一種結(jié)構(gòu)簡化的方法，因為導(dǎo)入了這個羰基后化合物分子變成了一個對稱的結(jié)構(gòu)，一般情況下對稱分子較容易合成。雖然arcyriaflavinA的活性比先導(dǎo)化合物低，但是仍然是一個酶抑制劑，且對蛋白激酶C（以后簡稱PKC）的特殊的激酶有選擇性。對該結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡化，除去中間的芳環(huán)結(jié)構(gòu),進(jìn)而合成了一系列雙吲哚基馬來酰胺類化合物,試驗表明，該類化合物對PFC的抑制活性較強(qiáng)。繼續(xù)對其進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系研究：?亞胺上氮原子不能被取代，否則活性將喪失?苯胺基所在的芳環(huán)是活性所必須的，如果用環(huán)己烷環(huán)代替則活性消失。?芳環(huán)上的取代基R1必須是小分子基團(tuán)，否則活性下降，事實上取代基僅有氟原子。R1為甲基時化合物活性下降。?苯胺基的氮原子不能取代，如果其中一個R2被甲基取代，則活性下降；如果兩個R2都被甲基取代，則活性完全消失。?苯胺上的氮原子是活性必需的基團(tuán)，如果將NR2用硫原子取代則活性消失?兩個羰基結(jié)構(gòu)對活性是必需的，如果去掉其中一個羰基的氧原子形成內(nèi)酰胺而不是亞胺則活性大幅度降低。結(jié)構(gòu)見圖1二苯胺基苯鄰二甲酰亞胺合成路線見圖2ch3

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"CH.喹啉衍生物：目前最具潛力的作用在ATP結(jié)合位點合成src抑制劑，最初被Wyeth-Ayerst的研究人員作為表皮生長因子抑制劑合成，第一次記錄于文獻(xiàn)的藥物。藥物SKI-606I7】是其中的代表藥物，是src的潛在抑制劑，IC50僅有1.2nM,該化合物選擇性很強(qiáng)，另外還與環(huán)Src活性靶點結(jié)合，喹啉的一號氮原子與341號蛋氨酸中的氨基形成較強(qiáng)的氫鍵，蘇氨酸的側(cè)鏈羥基與氰基，喹啉的二號碳與谷氨酸的羰基之間均有作用。這些空間定位集團(tuán)構(gòu)成了激酶專屬的“袋子”。同時SKI-606也是Abl的抑制劑，IC50為1nM,同時他也被報道說與白細(xì)胞系發(fā)生反應(yīng)，抑制Brc和Abl陽性細(xì)胞的生長。因為這些理由，該化合物能夠應(yīng)用于某些癌癥。目前該藥正在臨床試驗階段。另外SKI-606的類似物也是很好的src抑制劑。SKI-606

SKI-606SKI-606嘧啶衍生物嘧啶衍生物是最重要的src激酶抑制劑種類之一并且按稠合的環(huán)種類分為不同的亞族。1997年，Parke-Davis發(fā)表了先導(dǎo)化合物PD089828,該化合物也是一種沒有選擇性的src激酶抑制劑，據(jù)文獻(xiàn)記載，它對c-Src,PDGFR,FGFR的IC50為0.22,1.25以及0.14M。該類新的化合物顯示出ATP競爭性抑制活性?；衔?3則被報道稱對src，PDGFR,FGFR的IC50分別為18,210，40nM,并且在體內(nèi)試驗中延遲了Colo-205腫瘤的繁殖長達(dá)14天?；衔?5對src的IC50為0.26,對其他生長因子受體也有較高活性，并且對src有一定程度的選擇性。1995年，通過高通量篩選技術(shù)針對src特異性抑制劑進(jìn)行篩選，二氫酰亞胺【4,5-b】并喹啉類化合物被發(fā)現(xiàn)有特異性作用于酶靶點，化合物在研究中顯示出了極度特異性，對c-Src的抑制作用相比于對PKA的抑制作用足足高出6000倍，該作用比對表皮生長因子受體酪氨酸激酶（以后簡稱EGFRTK）的作用也高出了150倍。如果7位有甲基取代也能保持活性，相對的，在8位有甲基取代則少了7倍的活性。在嘧啶環(huán)上N原子的取代都會使活性降低，只有甲基取代的時候會保持活性；所有的芳香衍生物取代會使活性降低。該類化合物與ATP沒有競爭抑制活性，其作用位點明顯在核苷酸的結(jié)合“口袋”中。以化合物43為例，對src激酶顯示出的IC50值為2.4nM。其他不同結(jié)構(gòu)的化合物PD-145709顯示出對src的IC50值為0.65，另外二硫化物也被用于合成作src的抑制劑，比如化合物75,對src的IC50為0.4nM,但是對EGFR（表皮生長因子，文中簡稱EGFR）則活性相對較低，這些衍生物都沒有ATP競爭性抑制活性。它們的抑制作用是不可逆的，在酶的活性中心位點與半胱氨酸形成共價鍵，因此對Lek顯示出7.32的IC50值。有實驗表明這類化合物以硫為親核試劑進(jìn)行反應(yīng)：Lek中的半胱氨酸殘基在酶的作用下打開異丙噻唑環(huán)，其苯基的衍生物是ATP的競爭性抑制劑，對Lek有很強(qiáng)的選擇性：據(jù)文獻(xiàn)報道化合物77就對Lek和e-Sre的IC50為0.032M和0.46M。3位取代的吲哚環(huán)系列化合物有酪氨酸激酶抑制活性，但是對sre沒有選擇性。另外一種sre抑制劑的家族為三環(huán)類，如化合物86，據(jù)文獻(xiàn)報道對Lek和e-Sre的IC50值為5和2nM,并且對很多酪氨酸或絲氨酸激酶，有很高的選擇性。這類化合物細(xì)胞間活性低于100nM并且在小鼠體內(nèi)IL-2產(chǎn)生試驗?zāi)Ｐ椭泻铜h(huán)抱霉素A同樣有效。據(jù)報道2-氨基噻唑類化合物有潛在的SFK和Jak激酶抑制劑活性。以環(huán)丙基氨基化合物的衍生物化合物87為例，它對Lek和sre的IC50值均為35nM和10nM,對于T細(xì)胞繁殖，化合物87的IC50值也為884nM。對這類化合物，改造最成功的是衍生物88,對不同的sre家族激酶均有1nM左右的IC50值，并且該化合物延遲了細(xì)胞繁殖，并且在嚙齒目動物體內(nèi)炎癥模型中有活性。PD-145709PD-145709化合物87C1化合物88總結(jié)自然資源中還有一些非常有希望的衍生物，但是他們和主要的家族并無太多關(guān)聯(lián)，近期文獻(xiàn)中有所報道這些化合物對src激酶的抑制活性。過去的幾年里在直接作用于src的藥物制作上做了大量的工作，也有一些活性分子被發(fā)現(xiàn)，但是研究工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有到能夠完全解決問題的程度，選擇性和毒性問題仍然有待解決，而且更加重要的是，在利用這些抑制劑之前，選中的分子與其他的酶可能的在信號傳導(dǎo)過程中的相互作用還有待弄清楚，除了src，許多其他激酶對癌癥或是其他疾病也有重要作用。目前所有的該靶點藥物還沒有真正能夠上市進(jìn)行銷售的藥物，很難有能夠通過臨床試驗的藥物，原因之一就是所有藥物沒有辦法做到有效性和安全性兼顧，或者選擇性不高，所以抗癌藥物的尋找仍然面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。參考文獻(xiàn)【1】Anti-CancerAgentsinMedicinalChemistry,2007,7,660-680，1871-5206/07$50.00+.00?2007BenthamSciencePublishersLtd.，SyntheticSrc-KinaseDomainInhibitorsandTheirStructuralRequirementsSilviaSchenone1,*,FabrizioManetti2andMaurizioBotta2【2】SyntheticSrc-KinaseDomainInhibitorsAnti-CancerAgentsinMedicinalChemistry,2007,Vol.7,No.6663【3】TheSrcpathwayasatherapeuticstrategy，A